Mecanismo de fotoluminiscencia de puntos de polímero carbonizado.

Mecanismo de fotoluminiscencia de puntos de polímero carbonizado.


El rápido crecimiento de los nanomateriales luminiscentes a base de carbono (puntos de carbono, CD) durante la última década ha sido una de las vías más prometedoras para generar luminiscencia eficaz a través de una síntesis simple. Los CPD se están estudiando intensamente como una nueva subclase de CD. Entonces surge la pregunta, qué brilla y por qué brilla.

El estudio proporciona información sobre el mecanismo de fotoluminiscencia de los puntos de polímero carbonizado.
A, Esquema de la estrategia de «adición-condensación-polimerización» para estudiar el CEE de dominio confinado en CPD. B, Esquema de la relación entre los grupos metilo y la estructura interna de los CPD (d1: la distancia del esqueleto original dentro de los CPD sin grupos metilo. D2: la distancia del esqueleto estirado dentro de los CPD por grupos metilo. N: la cantidad de introdujo grupos metilo en los CPD D: la distancia esquelética media de los CPD). C, Vida útil de RTP en estado sólido y QY en estado de solución de CPD con diferente contenido de metilo. D, Efecto esquemático del CEE de dominio confinado en los niveles de energía de los CPD (IC: conversión interna, Abs.: absorción, Fluo.: fluorescencia, Phos.: fosforescencia). Créditos fotográficos: por Songyuan Tao, Changjiang Zhou, Chunyuan Kang, Shoujun Zhu, Tanglue Feng, Shi-Tong Zhang, Zeyang Ding, Chengyu Zheng, Chunlei Xia y Bai Yang.

El profesor Bai Yang del State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials, College of Chemistry, Jilin University, China, y sus colaboradores han presentado los nuevos avances del estudio sobre el mecanismo PL de los CPD en respuesta a estos dos importantes problemas científicos en una nueva publicación en Ciencia de la luz y aplicación.

Los investigadores presentaron evidencia convincente de que los efectos espaciales dentro del rango confinado de CPD juegan un papel importante en la formación de PL. Los investigadores propusieron CEE de dominio confinado y construyeron un sistema modelo bien definido de CPD basado en el enfoque de «adición-condensación-polimerización» para estudiar el efecto de las interacciones espaciales en PL.

Los científicos polimerizaron ácido acrílico y ácido metilacrílico en cantidades variables y luego utilizaron una técnica hidrotermal para producir CPD a partir de los copolímeros y la etilendiamina. Se planteó la hipótesis de que la cantidad ajustable de grupos metilo en los copolímeros daría como resultado diversos grados de impedimento estérico.

Tanto las caracterizaciones físicas como los cálculos teóricos confirmaron que tales interacciones se originaron en el dominio restringido CEE. Estos investigadores examinaron y revisaron varias ocurrencias intrigantes y evidencia experimental que muestra que la CEE de dominio restringido contribuye a la PL en los CPD:

«1) Las interacciones espaciales y el rendimiento de PL podrían ajustarse ajustando el obstáculo estérico presente dentro de los CPD.

2) Los resultados de las caracterizaciones estructurales mostraron que la introducción de grupos metilo aumentó el espaciado de la cadena dentro de las nanopartículas.

3) El análisis de los perfiles espectrales de absorción de femtosegundos transitorios reveló la existencia y la influencia de la CEE limitada al dominio en los niveles de energía.

4) Los cálculos teóricos probaron la racionalidad de las supuestas unidades luminiscentes y el mecanismo PL propuesto.

«Este estudio es el primero en el que se ha examinado experimentalmente CEE de dominio restringido en CPD. Estos resultados pueden ayudar potencialmente a comprender las ventajas estructurales únicas de los CPD y afinar sus propiedades de PL.‘, agregaron los investigadores.

Los investigadores señalaron: «Los CPD con tiempos de vida RTP ajustables pueden potencialmente usarse como materiales inteligentes para desarrollar tecnología antifalsificación de niveles múltiples, que es un área candente de los estudios actuales.

Los científicos explicaron: «Los resultados indicaron que el dominio restringido CEE ejerció una influencia espacial significativa en PL. La estrategia de «adición-condensación-polimerización» podría aplicarse para ajustar las propiedades de los CPD. Varios factores, como la naturaleza de los precursores de los monómeros, las proporciones de los monómeros constituyentes y el grado de polimerización, podrían ajustarse con precisión para modular las propiedades de los CPD.

«Por lo tanto, la síntesis de CPD puede eliminar la simple selección de compuestos existentes como etapa actual y volverse más específica. Nuestros resultados pueden ayudar potencialmente a comprender el mecanismo PL de los CPD e inspirar un diseño sintético novedoso para obtener CPD con propiedades personalizadas.‘, concluyeron.

Referencia de la revista:

Tao, S. et al. (2022) Efecto de emisión mejorado por reticulación con dominio restringido en puntos de polímero carbonizado. Luz: ciencia y aplicaciones. doi.org/10.1038/s41377-022-00745-4.

Fuente: http://english.ciomp.cas.cn/

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